量密度很高的熱源 ， 而且具有很好的方向性、單色性和相干性 。 利用這些特性 ， 對(duì)金屬或零件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理(包括激光相變硬化 激光合金化和激光熔覆等) 可以改變金屬或零件表面的微觀(guān)結(jié)構(gòu) ， 改善零部件的抗磨損 ， 耐腐蝕和抗疲勞性能激光加工的精度高、能量集中 ， 對(duì)零件的熱影響小 。
電鍍和化學(xué)鍍作為傳統(tǒng)的表面技術(shù)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的發(fā)展 ， 工藝已經(jīng)非常成熟 。 研究人員將激光和傳統(tǒng)的表面技術(shù)結(jié)合 ， 對(duì)這個(gè)交叉領(lǐng)域進(jìn)行了許多研究 。
激光對(duì)基體表面進(jìn)行照射可以發(fā)生在電鍍或化學(xué)鍍過(guò)程中 ， 也可以在這之前或之后 ， 因此可以依據(jù)激光處理介入的階段不同分為鍍前、鍍中和鍍后激光處理 。 其中 ， 對(duì)于鍍后激光處理可以根據(jù)鍍層與基體的結(jié)合情況分成三類(lèi)：第一類(lèi) ， 如果鍍層和基體被激光熔化 ， 并且鍍層完全被基體稀釋 ， 則是激光表面合金化 。 第二類(lèi) ， 如果鍍層和基體部分熔化 ， 鍍層被基體部分稀釋 ， 鍍層與基體界面為冶金結(jié)合 ， 則是預(yù)置式的激光熔覆 。 第三類(lèi) ， 如果鍍層和基體沒(méi)有熔化沒(méi)有冶金結(jié)合 則是激光熱處理 。 第一類(lèi)和第二類(lèi)情況鍍層是激光加工的預(yù)置層 ， 是激光加工工藝的一部分 。 第三類(lèi)是為了提高鍍層的使用性能 ， 是電鍍或化學(xué)鍍工藝的一部分 影響鍍層與基體的結(jié)合情況的因素主要有基體與鍍層的材料 ， 鍍層的厚度和激光的比能量Es=P/DV(P為激光功率、D為激光光斑面積、V為激光掃描速度) 作為激光表面合金化、激光熔覆 ， 激光梯度熔覆前的預(yù)置涂層 ， 鍍層可以由一層或數(shù)層不同的具有一定厚度的材料組成 。
常規(guī)電鍍?cè)诮陔娊庖褐械膬蓚€(gè)電極之間進(jìn)行 ， 把待鍍金屬基體放在含有某種金屬的鹽類(lèi)溶液中 ， 借助于外電源驅(qū)動(dòng)并通過(guò)電解作用使金屬離子在基體表面還原沉積成金屬鍍層 。 對(duì)速一電解沉積過(guò)程的分析研究表明要在陰極基體上形成電鍍層主要包括離子遷移、電荷轉(zhuǎn)換和晶格化三個(gè)過(guò)程 ， 而沉積速率主要由離子遷移速率和電荷交換速率所決定 。 進(jìn)一步研究表明離子遷移過(guò)程主要有擴(kuò)散、對(duì)流和電遷移三種方式 ， 要提高這三種方式的速率可采取下列措施(1 )提高電解液溫度 ， (2)對(duì)電解液進(jìn)行攪拌,(3)增加極間電壓或減少極區(qū)距離 ， (4)加大電鍍液濃度 。
激光電鍍的基本原理 ， 激光器輸出的激光束經(jīng)透鏡聚焦后投射到陰極表面 ， 在陰極附近的微小區(qū)域里形成極高的光功率密度 。 受光照的陰極材料吸收激光能量后 ， 使電解液—陰極界面附近的局部微小區(qū)域里的溫度驟然升高 ， 產(chǎn)生陡峭的溫度梯度并在電解液中引起強(qiáng)烈對(duì)流 ， 從而攪拌了溶液 。 溫升和攪拌造成局部區(qū)域里離子遷移率增加 ， 陰極還原反應(yīng)增強(qiáng)和平衡電位正向漂移 ， 最后導(dǎo)致電鍍速率的增加 。 因此 ， 激光電鍍的機(jī)理可概括為;陰極吸收激光能量后引起光致溫度驟升 ， 造成局部范圍里電化學(xué)反應(yīng)大大增強(qiáng) ， 導(dǎo)致在陰極表面局部受光照區(qū)域沉積過(guò)程的劇烈加速 。 這種對(duì)激光引發(fā)的電鍍?cè)鰪?qiáng)效應(yīng)的理論解釋稱(chēng)為激光電鍍的熱模型 。 還有一種用來(lái)解釋電鍍?cè)鰪?qiáng)效應(yīng)的光模型 ， 這一模型認(rèn)為電鍍反應(yīng)的增強(qiáng)來(lái)源于光解效應(yīng) ， 亦即激光促進(jìn)了電解液離子自分解引起電化學(xué)反應(yīng)速度的增大 ， 從而導(dǎo)致電鍍速率的增加 。
激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后能達(dá)到極高的功率(能量)密度,例如功率為1瓦的氫激光器的輸出光束經(jīng)過(guò)透鏡聚焦成直徑為幾十微米的光點(diǎn),其功率密度可達(dá)104-105瓦/厘米 。 受光照的陰極材料吸收激光能量后,將使電解液一陰極界面附近的局部微小區(qū)域里的溫度驟然升高而產(chǎn)生陡峭的溫度梯度,并在電解液中引起強(qiáng)烈對(duì)流,從而攪拌了溶液 。 溫升和攪拌造成局部區(qū)域里離子遷移率增加,陰極還原反應(yīng)增強(qiáng)和平衡電位的正向漂移,最后導(dǎo)致陰極受光照局部區(qū)域沉積速率的升高和電鍍電流的增加 。 我們定義增強(qiáng)比E等于激光照射時(shí)的電鍍電流密度與無(wú)激光照射時(shí)背景電鍍電流密度之比, 它可以用下列公式表示:

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